燃气立管沉降和建筑物沉降对高层建筑燃气设计的影响[摘要]近年来，燃气管道作为城市建设基础配套工程得到广泛的应用，但由于高层建筑的特殊性，其设计沉降问题尤其重要。本文讲述了燃气立管沉降和建筑物沉降对高层建筑燃气设计的影响，并提出了相关的补偿措施。[关键词]立管沉降；附加压头；建筑物沉降；燃气管道：TU976文献标识码：A：1009-914X（2015）20-0130-01一、引言现阶段，城市燃气因为其高热值、低污染、使用方便、快捷等特点正迅速代替其他燃料，成为城市居民及工业用户、公共建筑的主要燃料。然而由于高层建筑的特殊性，在进行其天燃气管道配套系统的设计中，就不可避免的存在诸多问题。比如建筑沉降对燃气管道的影响、立管长形成立管自重大、因燃气比重与空气比重的差异所产生的附加压头对用户灶具使用的影响等。以下本文着重探讨了燃气立管沉降和建筑物沉降对燃气管道设计的影响及采取的相应措施。二、燃气立管沉降对燃气管道的影响由于高层建筑主立管长，管道较重，管道上会产生压缩应力。因受环境温度变化的影响，立管会产生伸缩变形和热应力。当这些作用力达到一定程度时，就会造成管道下沉、扭曲、断裂，甚至引发事故。这些情况在高层建筑燃气立管的设计中均不可忽视。当高层建筑燃气管道投入到运行后，由于立管的长度及管道的自重较大，很容易引起管道压缩和弯曲应力突变，并且环境温度的变化，管内存在的温差会使立管产生胀缩变形和热应力。管道因温差产生的伸缩量：△L=103×CLAt式中：△L为管道的伸缩量，mm；C为管材线膨胀系数，对普通钢管在20℃时，取12×103mm/（℃?m）：L为管道长度，mAt为环境温差，℃。管道的热应力：若管道伸缩完全受到约束，则管道的热应力计算公式：σt-=CEAt。式中：σr热应力，Mpa；C为管材线膨胀系数：E为管材弹性模量，Mpa，普通钢在20℃时，取2.1×105Mpa；△t为环境温差，℃。热应力只与温度变化和管道材质有关，与管长管径无关。应力在设计时不可忽略，设计不当会导致管道自身和支架受到损坏，使管道发生弯曲、断裂，从而导致燃气泄漏事故。因此，必须要对立管的伸缩量和热应力采取有效的补偿措施。一是在立管上采用多处弯头组合的形式进行补偿，二是在立管上设置一个或多个波纹补偿器进行补偿。在实际的操作过程中，方式二是比较理想的补偿方式。如果采用波纹补偿器进行补偿的话，波纹管补偿的两端应固定，整根立管所需的波纹管数量按照管道的长度和可能出现的最大温差来确定。根据高层建筑燃气设计的具体数值计算出立管的最大变形量，并且考虑选用的波纹管的补偿能力，进而在立管上分段设置波纹管来抵消应力带来的影响。对于立管自重产生的压缩应力而言，在立管底部设置稳定的固定支架，承受立管自重。为使自重得到均匀分摊，可以在设计中要求每隔一段距离设一支架，以免立管底部压缩应力过于集中。附加压头的影响燃气与空气密度不同时，随着建筑物高度的增大，附加压头也增大，而民用和商业用燃具的工作压力，是有一定的允许压力波动范围的。参照《城镇燃气设计规范》，民用天然气燃具的额定压力P。=2000Pa，燃具前压力在低压天然气管网的沿程阻力与局部阻力的作用下会在小范围内波动（（0.75～1.5）Pa）。当燃气压力超出此范围，燃具的热效率降低，燃烧不稳定，会出现脱火或回火现象，这样会产生不完全燃烧，延期中的CO含量超标，用气点卫生状况恶化，严重时会引发事故。依据灶具的工作压力，确定低压燃气管网的运行压力和管径。为了使灶具始终在安全的工作压力下运行，燃气低压管网的设计应能确保灶具的最小工作压力小于用气高峰时灶具前压力；用气低谷时灶具的最大工作压力大于灶具前压力。高层建筑燃气管道设计主要针对低压进户，在计算低压燃气管道的压力损失时，应考虑因建筑高度引起的燃气附加压力△H。其计算公式：△H=9.8×（pk-pm）×h式中：△H为燃气的附加压力（Pa）；pk为空气的密度（kg/mS）；pm为燃气的密度（g/m2）；h为燃气管道终点与起点的高程差（m）。当高程差过大时，为了使建筑物上下各层的燃具都能在允许的压力波动范围内正常工作，可采取下列措施以克服附加压头的影响：（1）分开设置高层供气系...